Des outils aux interfaces : Pour le développement de processus de conception coopératifs

(1)

HAL Id: tel-00338232

https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00338232

Submitted on 12 Nov 2008

HAL is a multi-disciplinary open access

archive for the deposit and dissemination of

sci-entific research documents, whether they are

pub-lished or not. The documents may come from

teaching and research institutions in France or

abroad, or from public or private research centers.

L’archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est

destinée au dépôt et à la diffusion de documents

scientifiques de niveau recherche, publiés ou non,

émanant des établissements d’enseignement et de

recherche français ou étrangers, des laboratoires

publics ou privés.

Des outils aux interfaces : Pour le développement de

processus de conception coopératifs

Jean-François Boujut

To cite this version:

Jean-François Boujut. Des outils aux interfaces : Pour le développement de processus de conception

coopératifs. Sciences de l’ingénieur [physics]. Institut National Polytechnique de Grenoble - INPG,

2001. �tel-00338232�

(2)

INSTITUT NATIONAL POLYTECHNIQUE DE GRENOBLE

T H E S E

D'HABILITATION A DIRIGER DES RECHERCHES Spécialité : Mécanique

par

Jean-François BOUJUT

Docteur de l'Institut National Polytechnique de Grenoble le 15 juin 2001

______________________

Des outils aux interfaces

Pour le développement de processus de conception coopératifs

______________________

JURY

Pr. Serge Tichkiewitch, Président et Rapporteur interne

Pr. Patrick Chedmail, Rapporteur

Pr. Olivier Garro, Rapporteur

Pr. Larry Louis Bucciarelli, Examinateur

Pr. Jean-Claude Moisdon, Examinateur

Préparé au sein du

(3)

. . .

Table des matières

INTRODUCTION...1

CHAPITRE 1 DES OUTILS METIERS TOURNES VERS UNE FORMALISATION DES SAVOIR-FAIRE...4

1 DES CONNAISSANCES METIERS A DISPOSITION DES CONCEPTEURS DANS LES BUREAUX D'ETUDES...4

2 COPEST : CONCEPTION OPTIMISEE DE PIECES ESTAMPEES...5

3 VERS UN OUTIL D'AIDE A LA NEGOCIATION...8

4 DYNAMIQUE ET EVOLUTION DES METIERS DANS LA CONCEPTION...9

5 LES LIMITES DE LA FORMALISATION DES CONNAISSANCES...11

6 PRINCIPALES PUBLICATIONS ISSUES DE CE TRAVAIL :...13

7 ENCADREMENTS : ...13

CHAPITRE 2 CONSTRUCTION D'UNE METHODE DE RECHERCHE ORIGINALE...14

1 METHODES D'OBSERVATION ET MATERIEL EMPIRIQUE...14

2 LES OBJETS INTERMEDIAIRES DE LA CONCEPTION...16

3 DES OUTILS POUR L'ACTION COLLECTIVE...17

4 DE LA DOUBLE NATURE DES OUTILS D'AIDE A LA CONCEPTION...18

5 DYNAMIQUE DES SAVOIRS ET APPRENTISSAGES COLLECTIFS...20

6 SAVOIRS D'INTERFACE, ACTEURS D'INTERFACE...21

7 PRINCIPALES PUBLICATIONS ISSUES DE CE TRAVAIL :...23

CHAPITRE 3 DEVELOPPEMENT D'ESPACES DE COOPERATION INTER-METIERS ...24

1 LE CAS DE LA FILIERE DE CONCEPTION DES PIECES FORGEES D’ESSIEUX...24

2 LA COOPERATION COMME UN MODE DE COORDINATION DANS LES EQUIPES INTEGREES DE CONCEPTION...27

3 LES ENTITES DE COOPERATION...29

4 DES REGLES INTER-METIERS ET DES SAVOIRS D'INTERFACE...32

5 INSTITUTION D'UN ESPACE PARTAGE : LES CADRES DE L'ACTION COOPERATIVE...34

5.1 Le cadre temporel : ...35

5.2 Le cadre spatial ...35

5.3 Le cadre conceptuel ...37

5.4 Le cadre organisationnel ...38

6 PROCESSUS DE CAPITALISATION ET D’APPRENTISSAGE...39

(4)

. . .

8 PRINCIPALES PUBLICATION ISSUES DE CE TRAVAIL :...42

CHAPITRE 4 DES OUTILS DEDIES A LA SYNTHESE DES POINTS DE VUES ET A LA DYNAMIQUE DES CONNAISSANCES....43

1 L'INTEGRATION PRODUIT-PROCESS DANS LES DEVELOPPEMENTS EN AMONT DES PROJETS...43

2 LE CAS DU MATERIAU COMPOSITE SMC ...44

2.1 Quelques particularités du matériau SMC et de son processus de mise en œuvre...45

2.2 Une filière de conception relativement stabilisée ...46

2.3 Conditions pour l'innovation produit-process ...47

2.3.1 Proposition d'un concept de pièce...47

2.3.2 Evaluation et légitimation du concept ...48

2.3.3 Mise en projet du concept ...49

3 LE CONCEPT DE « PHASE PREPARATOIRE AUX PROJETS » ...49

4 UN ACTEUR METIER AU CENTRE DU PROCESSUS ET CONSTITUTION D'UN NOUVEL ACTEUR DE LA CONCEPTION...51

5 SPECIFICATION D'UN OUTIL SUPPORT A L'ACTIVITE DE L'EXPERT MATERIAU DANS LES PHASES PREPARATOIRES...52

5.1 Le réseau d'acteurs...53

5.2 Explicitation et débat autour des critères : pour la synthèse des points de vues en phase préparatoire...54

5.3 Le tableau de bord du projet, une vue synthétique pour assister la prise de décision...55

5.4 Capitalisation et apprentissages...57

5.4.1 Capitalisation de l'historique de conception...58

5.4.2 Dynamique des apprentissages...59

6 PUBLICATIONS ISSUES DE CE TRAVAIL :...61

7 ENCADREMENTS...61

CHAPITRE 5 PERSPECTIVES ET PROGRAMME DE RECHERCHE ...62

1 INSTRUMENTATION DE LA COOPERATION A TRAVERS DES OUTILS DE TRAVAIL COLLABORATIF...62

2 DES OUTILS METIERS DEDIES AU TRAVAIL AUX INTERFACES...63

3 ETUDES EMPIRIQUES ET NOUVELLES METHODES D'INVESTIGATION DU TRAVAIL COLLABORATIF...64

4 PROLONGEMENTS PEDAGOGIQUES...66 BIBLIOGRAPHIE...67 ANNEXE 1...70 ANNEXE 2...90 ANNEXE 3...105 ANNEXE 4...121 ANNEXE 5...135

(5)

. . .

Table des figures

• FIGURE 1 : ARCHITECTURE DU LOGICIEL COPEST V2 ...6

• FIGURE 2 : ECRAN DE COPEST V2, VERSION WINDOWS...7

• FIGURE 3 : CONFIGURATIONS D'USAGE DE COPEST. ...9

• FIGURE 4 : BOUCLE DE FORMALISATION DE CHAMOUARD...10

• FIGURE 5 : BOUCLE DE FORMALISATION DU PROJET COPEST. ...10

• FIGURE 6 : PROCESSUS DE DEVELOPPEMENT DE PRODUITS CHEZ RENAULT VI ...24

• FIGURE 7 : MODELES CAO DE LA FUSEE...25

• FIGURE 8 : LE MODELE VOLUMIQUE MEDIATEUR DE LA RELATION BE-USINEUR...30

• FIGURE 9 : ILLUSTRATION DE SYMBOLES METIERS...31

• FIGURE 10 : CONFIGURATION DES SYMBOLES AVANT ET APRES NEGOCIATION. ...33

• FIGURE 11 : ENVIRONNEMENT INFORMATIQUE PARTAGE...36

• FIGURE 12 : SPECIALISATION-INTEGRATION, DEUX MOUVEMENTS ANTAGONISTES ET COMPLEMENTAIRES. ...41

• FIGURE 13 : DEUX MOUVEMENTS D'INNOVATION COMPLEMENTAIRES...44

• FIGURE 14 : ETAPE DE REALISATION DU PREIMPREGNE...45

• FIGURE 15 : ETAPE DE MOULAGE DU SMC ...45

• FIGURE 16 : UN EXEMPLE DE TABLEAU CONCEPT/CRITERE...48

• FIGURE 17 : PHASES PREPARATOIRES AUX PROJETS...50

• FIGURE 18 : RESEAU D'ACTEURS MOBILISES AUTOUR DU CONCEPT SMC ...51

• FIGURE 19 : VISUALISER LE RESEAU D'ACTEURS...53

• FIGURE 20 : EXPLICITATION DES CRITERES...54

• FIGURE 21 : PROCESSUS LINEAIRE DE PRISE DE DECISION, LES ELEMENTS DE BASES NE SONT PAS MODIFIES PAR LA PRISE DE DECISION...55

• FIGURE 22 : PROCESSUS CIRCULAIRE DE PRISE DE DECISION, LA PRISE DE DECISION REPRESENTE LE TEST D'ARRET DE LA BOUCLE...56

• FIGURE 23 : ESQUISSE D'UN TABLEAU DE BORD...57

• FIGURE 24 : HISTORIQUE DES VARIANTES...59

• FIGURE 25 : DYNAMIQUE D'INSTRUMENTATION/INSTRUMENTALISATION D'APRES [PRU 01]...60

• FIGURE 26 : LES EXPERIENCES DE CONCEPTION COMME MOYEN TERME ENTRE LE TERRAIN ET UNE VISION « THEORIQUE » DE LA CONCEPTION. ...65

(6)

. . .

Introduction

L'objectif de ce mémoire est de faire un point après dix années de recherche dans le domaine de la conception intégrée. Ce travail a été initié par trois années de thèses sur des questions d'intégration des savoir-faire dans les systèmes de CAO et leur prise en compte dans la conception des produits. Lors de ce travail, la confrontation avec la complexité des situations industrielles, particulièrement dans la relation entre concepteurs et forgerons, a fait ressortir la dimension éminemment collective et distribuée de cette activité.

Consécutivement, la rencontre avec les sociologues du laboratoire CRISTO1 a été très importante sur le plan

de la méthodologie de recherche et de la production scientifique qui en découle (Chapitre 2). Ce travail doit donc beaucoup à cette posture interdisciplinaire entre sciences sociales et sciences pour l'ingénieur, et se veut être le témoin d'une réussite dans ce domaine. Le lecteur ne s'étonnera donc pas de trouver des références importantes dans les domaines très variés du génie-mécanique, de l'informatique, de la gestion et de la sociologie. Cependant, le dénominateur commun de ces travaux concerne toujours les processus effectifs de conception : l'action de concevoir et son instrumentation. C'est-à-dire le processus qui fait qu'un programme informatique ou un objet deviennent instrument d'une action. C'est donc l'outil dans l'usage que l'on nommera instrument et qui est la base de nos recherches.

La coopération est en passe de devenir un mode de fonctionnement privilégié des plateaux projets et plus généralement des équipes pluri-métiers. Nous postulons dans cette thèse que la coopération est effectivement un mode de coordination alternatif à la coordination classique par la division du travail. Loin de s'opposer, ces deux modes de coordination existent à des moments et à des niveaux différents dans l'organisation. En nous appuyant sur nos études de terrain, nous affirmons que la coopération existe de manière spontanée notamment dans ce que Mintzberg appelle « l'adhocractie » [MIN 81] qui est un mode d'organisation autonome que l'on retrouve souvent au niveau des techniciens qui développent des produits. Devant les enjeux de réduction des cycles de conception, de la maîtrise des coûts et des délais, devant les mutations des organisations industrielles, les chercheurs en conception ne peuvent plus faire l'économie de ne penser l'organisation et les outils que dans des schémas basés sur la division du travail. Et c'est particulièrement au niveau du développement technique du produit, là où nous situons notre domaine de recherche, que la coopération prend tout son sens. Nos travaux vont donc viser à mettre en place des instrumentations adéquates pour développer, supporter et encourager la coopération.

1_{CRISTO : Centre de Recherche : Innovation Socio Technique et Organisations. Laboratoire de sociologie industrielle basé à Grenoble}

(7)

Introduction

. . .

Nous aborderons dans cette thèse l'instrumentation de la coopération en conception suivant deux points de vues : le point de vue des interactions, conduisant à proposer des espaces de coopération et le point de vue des « métiers », conduisant à proposer des outils spécifiques tournés vers les interfaces. Car c'est finalement la question de l'instrumentation des interfaces qui ressort de ces travaux. La coopération est un mouvement, les interfaces en sont le lieu.

C'est en partant de mes développements de thèse sur la conception des pièces forgées avec le logiciel COPEST que nous commencerons à voir poindre l'importance de développer de nouvelles connaissances métiers spécifiques pour la conception (Chapitre 1).

Les études empiriques concernant l'ensemble d'une filière de conception de pièces forgées nourriront ensuite la proposition d'un espace de coopération comportant une instrumentation particulière de la CAO et un accompagnement organisationnel. La mise en œuvre de cet espace de coopération pose la question des apprentissages croisés et des nouveaux savoirs qui en découlent. Faire valoir une contrainte particulière sur le produit correspond à imposer une certaine prescription aux autres acteurs. Cela nécessite une formalisation particulière accessible aux autres acteurs et implique des apprentissages particuliers de la part des participants. Cet espace de coopération est en fait un espace d'expression et de formalisation de contraintes, en même temps qu'un lieu d'apprentissages croisés. Cette dynamique correspond à un processus fragile et difficile à mettre en œuvre dans un contexte d'entreprise. Elle ne fonctionne réellement que si les acteurs se connaissent et partagent des intérêts et des buts communs. Ce fut le cas dans notre étude sur la conception des pièces forgées (cf. Chapitre 3).

Mais dans cette hypothèse d'espace partagé, on peut se demander à terme ce que deviennent les métiers. A travers une étude sur un processus d'introduction d'une nouvelle technologie à base de matériau composite, nous avons mis en évidence les conditions d'émergence d'un nouvel acteur. Cet acteur, spécialiste des composites a du développer une instrumentation et des stratégies spécifiques pour faire exister une solution en matériau composite dans un environnement peu ouvert à ce type de technologie. Nous avons ainsi mis en évidence une part importante du travail informel réalisé par cet acteur particulier, l'expert matériau. Son action à ce stade se situe en dehors des projets, c'est pourtant de son action que va découler ou non le succès d'une innovation produit. Nous proposons une caractérisation de ces phases informelles, que nous nommons « phases préparatoires aux projets », et du rôle stratégique de l'acteur matériau durant ces phases.

Cela pose de manière nouvelle la question des outils métiers, dans la mesure où ils doivent s'inscrire dans une stratégie de création de connaissances et de persuasion. L'outil que nous avons proposé se veut être un outil métier dédié aux interfaces pour des phases de développement très peu structurées se déroulant en amont des projets. L'outil que nous proposons découle directement de cette étude. Il se compose d'un tableau de bord où les acteurs peuvent exprimer et débattre sur les contraintes et les valeurs associées.

(8)

Introduction

. . .

L'idée est de proposer un support à une évaluation croisée des solutions, tout en favorisant la construction d'un réseau d'acteurs autour du projet. Il s'agit d'un outil de synthèse permettant de comparer des alternatives et d'argumenter de manière la plus objective possible. Nous sommes aujourd'hui dans une phase de spécification et de maquettage de l'application (Chapitre 4).

En conclusion de ce travail (Chapitre 5) se dégagent trois directions de recherches dont l'avenir nous dira quelle importance elles pourront prendre. Tout d'abord la question des espaces de coopération doit être encore travaillée car il existe toujours un décalage entre l'offre logicielle trop générique et des processus d'instrumentation trop mal connus. Ensuite, dans une optique de conception collaborative, les outils métiers doivent évoluer vers les interfaces en permettant aux acteurs métiers de construire des vues synthétiques leur permettant d'exprimer leurs contraintes et les critères d'évaluation qui leur sont propres afin de les mettre au débat. Ce qui ne veut pas dire que les modélisations fines des métiers ne doivent pas continuer à être développées, bien au contraire. Finalement, nous faisons ressortir un besoin dans le développement de plates-formes collaboratives permettant de créer des situations de conception intermédiaires entre l'observation participante et la construction « in vitro » d'outils dans les laboratoires.

(9)

. . .

Chapitre 1 Des outils métiers tournés vers une

formalisation des savoir-faire

1 Des connaissances métiers à disposition des concepteurs dans les

bureaux d'études

Dans les années 90, la question de l'intégration des connaissances métiers dans les systèmes informatiques de CAO commence à se poser. A travers les avancées prometteuses de l'intelligence artificielle, les ordinateurs acquièrent des capacités de raisonnement de type hypothético-déductif. Des travaux vont alors s'engager dans la formalisation d'expertises métiers en vue de les mettre à disposition des concepteurs ou de fournir des outils d'aide aux spécialistes. Parmi ces travaux on pourra citer des expériences Grenobloises et Parisiennes comme celle de Michel Tollenaere sur la conception des blocs forés hydrauliques [TOL 91] ou celle de Daniel Brissaud sur la conception automatique de gammes d'usinage avec le logiciel PROPEL [BRI 92] ou encore les travaux de Tichkiewitch [TIC 89] sur l'optimisation des pièces estampées. Le premier système fournissait au concepteur une aide dans le domaine du placement de composants hydrauliques sur le bloc, et sur le routage, c'est-à-dire le perçage du réseau de trous dans le bloc afin de relier les différents composants suivant un schéma prédéfini. L'assistance au concepteur se situait au niveau de l'allégement de sa tâche en lui proposant des solutions plausibles qu'il pouvait optimiser en fonction de critères contextuels. Il n'y avait pas à proprement parler de connaissances technologiques dans le système, l'innovation résidait dans les mécanismes de raisonnement qui conduisaient aux propositions de solutions. Le système de gamme automatique quant à lui incluait des mécanismes de raisonnement mais aussi s'appuyait sur un ensemble de règles métiers du gammiste pour proposer des scénarios de gammes d'usinage. Le concepteur de gamme est vu comme un spécialiste à qui l'on procure là encore une aide pour alléger ou rendre sa tâche plus efficace. Ce travail s'appuie sur une réflexion approfondie du concept d'entité qui est à la base de beaucoup de travaux sur la modélisation de connaissances en usinage (avec les travaux du groupe Gama), mais aussi de manière générale en technologie avec le courant du « feature modelling » [VEN 95] .

La modélisation des connaissances est au centre de tous ces travaux. La connaissance étant vue comme un ensemble de règles de type « si, alors, sinon » auquel on appliquait des mécanismes d'inférence reproduisant des raisonnements hypothético-déductifs observés de longue date chez l'homme. La première hypothèse fondatrice de ce type de systèmes est donc que le concepteur raisonne principalement suivant ce type de modèle. Mais la seconde hypothèse importante est que la connaissance pertinente est extractible et

(10)

Chapitre 1 : Des outils métiers tournés vers une formalisation des savoir-faire

. . .

modélisable sous forme de règles de production. Nous reviendrons plus loin dans ce document sur le concept de connaissance car il est au cœur de nos travaux et, sans nous aventurer dans le domaine de la philosophie des connaissances, on constatera que la définition de ce terme influence beaucoup la production scientifique dans notre domaine. Ces deux hypothèses sont à la base de tous les systèmes experts comme nous le rappellent Armand Hatchuel et Benoit Weil dans [HAT 92] .

2 COPEST : conception optimisée de pièces estampées

Nous allons aborder maintenant le contenu de mon travail de thèse concernant la conception des pièces forgées, qui s'inscrivent dans la suite des travaux précédemment cités. Ces derniers entrent dans la catégorie des systèmes experts, mon travail de thèse s'inscrit donc naturellement dans cette logique de développement de systèmes informatiques d'aide au concepteur, dans un domaine où le savoir-faire métier est important et la connaissance difficilement modélisable. Les premiers développements de COPEST [TIC 89] visaient à formaliser le savoir-faire des forgerons dans un souci de clarification et de diffusion dans les PME PMI. Le

tissu industriel de la forge est en effet principalement constitué de petites entités2, souvent très spécialisées,

dont le savoir-faire est souvent pointu et toujours peu formalisé. L'utilisation d'un système expert permettant de formuler des règles dans un langage « presque » naturel a donc servi dans un premier temps à extraire et formaliser des connaissances métiers. Dans un deuxième temps, la question de la conception s'est imposée comme un point central dans le développement de la forge. La conception des pièces forgée est considérée ici comme un problème d'optimisation. Les premières versions de COPEST visaient à montrer qu'il était possible d'insérer dans une boucle d'optimisation des contraintes du forgeron sous forme d'un système à base de règles. La question de l'optimisation sous contraintes technologiques permettait d'élargir le champ de l'optimisation qui, dans le domaine de la mécanique, se cantonnait jusqu'alors à l'optimisation mécanique des structures. Ce travail a donc montré qu'il était possible, si l'on considérait la conception comme un problème d'optimisation, d'intégrer dans une même boucle des contraintes technologiques et mécaniques, avec une fonction coût globale d'ordre économique : le prix de la pièce.

Mon travail de thèse s'inscrit dans la lignée de ces travaux, en déplaçant l'hypothèse d'optimisation [BOU 93] . La question est alors de fournir au forgeron et au concepteur un outil d'aide qui fournisse des solutions globalement satisfaisantes afin de diminuer les temps de conception. L'optimisation est alors considérée comme un processus où des acteurs humains interviennent et interagissent pour concevoir une solution acceptable. On ne parlera d'ailleurs plus d'optimisation à proprement parler mais plutôt d'un outil d'aide à la conception. L'idée est alors d'introduire des connaissances métiers dans les systèmes de CAO. En effet, les systèmes de CAO du commerce, à l'époque, étaient uniquement basés sur des représentations géométriques

2_{Depuis ces travaux, le monde de la forge en France a connu un grand nombre de regroupements industriels qui ont conduit à créer trois}

ou quatre grands groupes. Cependant, le caractère de spécialisation et le découpage en petites entités techniquement autonomes reste encore aujourd'hui d’actualité.

(11)

. . .

et surtout orientés vers la modélisation de formes en vue de piloter des machines à commande numérique3.

L'innovation résidait dans la mise à disposition de connaissances du forgeron dans des lieux où elles n'étaient pas traditionnellement disponibles, notamment les bureaux d'études.

Forging

Data

Base

INPUT- OUTPUT: Data base input Machine x Material a Type of work • • •

Geometry

management

Errors results Section coherence Material a friction coef.

User Interface

Part definition

CAD

neutral formats

IGES, SET...

Design module

• Figure 1 : Architecture du logiciel COPEST V2

La nouvelle version du logiciel COPEST (COPEST V2) reprenait l'architecture présentée Figure 1. Le système à base de connaissances est abandonné au profit d'un algorithme, beaucoup plus rapide et robuste. La construction de systèmes experts a souvent abouti soit à la transformation, soit à l’abandon de ceux-ci. En effet, la construction de l'outil a nécessité une mise à plat et une formalisation des connaissances qui a conduit les acteurs à expliciter des pratiques, des modes de fonctionnement, des règles du métier. Ce travail étant fini, l'utilité du système expert s'en est souvent trouvé remise en cause. Dans le cas de COPEST, les aspects de formalisation de connaissances dépassaient le contexte d'une seule entreprise, visant une synthèse sur l'ensemble d'une profession, et rendant les efforts de formalisation encore intéressants même

3_{Les premiers essais industriels de CFAO réalisés chez Renault avec le logiciel Unisurf datent des années 75. Cette boucle CFAO est une}

(12)

. . .

après la fin du processus. Par ailleurs, les travaux antérieurs ont conduit à une stabilisation suffisante des connaissances pour envisager de traduire les règles de production en algorithmes.

• Figure 2 : écran de COPEST V2, version Windows.

L'architecture du logiciel est basée sur le principe de séparation des données et de leur traitement4_{. L'aspect}

traitement reprend tout l'aspect règles du métier, les données représentant le caractère contextuel à la production ou à la technologie employée. La base de données de forgeage est composée de fichiers contenant des données technologiques que l’on retrouve Figure 1 (surépaisseurs, angles de dépouilles, arrondis…) sous forme de paramètres, tables ou formules. Ces données sont fonction de la machine de forge employée. Une base de données matériaux permet de stocker les coefficients nécessaires au calcul des efforts de forgeage.

L'interface utilisateur permet de définir des sections de pièces et d'imposer des contraintes sur ces mêmes sections. La nouveauté par rapport aux versions antérieures réside dans les possibilités d'interaction avec la

(13)

. . .

représentation de la pièce. Dans une optique d'aide au concepteur, deux scénarios sont possibles. Un usage simple où l'on définit la section et le logiciel propose la forme forgeable, et un usage expert où l'utilisateur impose des paramètres dans certaines zones de la pièce. La Figure 2 nous montre une copie d'écran de l'application. Le contour jaune correspond à la section de la pièce de départ qui est, soit la pièce finie, soit une représentation partielle que l'on désire préciser en fonction du procédé de forgeage.

Il est possible à travers cette interface d'imposer sur la section toute sorte de contraintes de type surépaisseur, angle de dépouille, rayons d'arête, toile (épaisseur et position). Ces ajustements sont rendus nécessaires dans le cas d'échanges entre le concepteur et le forgeron, dans la mesure où des contraintes locales liées au produit ou au process peuvent imposer certains paramètres, par exemple des rayons de fond de gravure limités par les diamètres standards de fraises pour usiner les matrices.

Par ailleurs, une partie importante de mon travail de thèse fut consacré à la validation et à l'enrichissement des règles de conception en confrontant les résultats de COPEST avec des cas industriels. Cette partie du travail fut une première expérience de terrain et représente le déclencheur d'une prise de conscience : l'importance de la prise en compte des pratiques dans la conception des outils d'aide à la conception.

3 Vers un outil d'aide à la négociation

La poursuite de ce travail a donné lieu à un DEA [BLA 94] dont l'objet était l'étude des premières mises en situations d'usages industriels du logiciel. Les études de cas nous ont montré les différents types d'usage d'un

tel logiciel et les intérêts respectifs. Nous avons proposé deux scénarios types5 que nous reprenons ici

rapidement.

Le premier scénario représente une configuration classique pour le domaine de la forge, à savoir un donneur d'ordre « concepteur-usineur » et un sous-traitant forgeron. La relation se décompose donc ici en une relation technique et une relation marchande, souvent portées par deux acteurs différents. Le logiciel sert dans ce cas de médiateur sur le plan des échanges techniques et surtout au niveau de la réalisation de devis rapides (cf. Figure 3 gauche).

Le second scénario représente un usage interne dans une entreprise intégrée qui possède à la fois des bureaux d'études, des usines de production d'usinage et de production de bruts. Dans ce cas COPEST se constitue en véritable outil de co-conception servant de médiateur entre les trois acteurs partie prenante dans le processus (cf. Figure 3 droite).

5_{Présentés aussi dans l'article annexe 1.}

(14)

. . .

Forged part drawing

Design department Cost Estimations department

Tooled Part drawing

Negociation space Commercial department Company A Client Commercial department informal negociation space

Company B Manufacturing Engineering department (tooling) Design department Forging plant

Tooled Part drawing

T A

TA : Technical advisers Negotiation space Document under the sender's responsability

• Figure 3 : Configurations d'usage de COPEST.

Ces observations sont à la base de la nouvelle conception du logiciel et notamment son ouverture au niveau de l'interface utilisateur et de la base de données. La mise en évidence du fait que la négociation est un mode de production de compromis techniques important en conception de pièces forgées est un résultat de cette recherche.

4 Dynamique et évolution des métiers dans la conception

Ce travail de thèse s'est largement focalisé sur l'extraction et la formalisation de connaissances métiers en vue de les mettre à disposition des concepteurs. Nous avons réalisé, à la lumière de l'évolution du « projet » COPEST, une analyse du processus de formalisation des connaissances depuis les travaux de Chamouard jusqu'aux derniers développements autour de COPEST. Cette étude a été motivée par les résultats de nos observations sur la confrontation du logiciel aux pratiques des concepteurs et des forgerons. L'hypothèse de départ, sous-jacente aux développements autour de COPEST, est que l'opération d'habillage est principalement du ressort du forgeron ou d'un « concepteur » ; en tout état de cause il s'agit d'un acteur unique. Cette hypothèse est tombée dès lors que nos observations ont fait ressortir que le processus de conception des pièces forgées impliquait au moins trois acteurs (le forgeron, l'acteur BE, l'usineur) et bien souvent cinq (acheteur et commercial en plus) dans les configurations où le forgeron est externe. Le processus de conception des pièces forgées n'échappe pas non plus aux mouvements organisationnels qui traversent l'industrie (externalisations, partenariats de co-développements, ingénieries en plateaux ou en équipes pluri métiers…). On retrouve en annexe 2 un article reprenant plus en détail le cheminement des connaissances, des outils et des organisations montrant l'interdépendance entre ces trois dimensions en

(15)

. . .

prenant comme source le développement de COPEST. Sans reprendre en détail le contenu de l'article, nous en reprenons ici les points principaux.

Observation Formalisation

Confrontation validation Expérimentation

• Figure 4 : boucle de formalisation de Chamouard

L'effort de formalisation entrepris dans le projet COPEST s'appuie sur les travaux de Chamouard entamés dans les années 50. Il s'agissait pour Chamouard de formaliser des connaissances à partir d'une multitude de règles locales et de connaissances tacites construites sur des dizaines d'années de pratique dans des univers

relativement clos6. Le projet visait à donner des outils d'enseignement de la forge au niveau d'une profession,

permettant ainsi un mode de transmission et de diffusion de ces connaissances autre que par la pratique et l'apprentissage. Chamouard est donc parti de l'observation d'un grand nombre de cas différents et d'expériences sur des écrasements de lopins ou d'étirage de barres. Un grand nombre d'abaques et des modèles simples permettaient de guider la réalisation des phases principales de la conception des outillages de forge. C'est une démarche empirique classique qui était basée sur des observations, des expériences et une modélisation simple (cf. Figure 4).

Chamouard Formalisation Confrontation validation Transfert -"recontextualisation" Modèlisation méca

• Figure 5 : boucle de formalisation du projet COPEST.

L'informatisation des travaux de Chamouard a nécessité un deuxième niveau de formalisation faisant appel un modèle mécanique afin de modéliser le comportement des lopins en écrasement simple ainsi qu'une modélisation à base de règles.

(16)

. . .

Les travaux de Chamouard et les travaux d'informatisation représentent les deux premiers mouvements et concernent l'extraction et la formalisation de connaissances métiers qui relevaient principalement de la pratique et du savoir-faire. Le troisième mouvement avait pour ambition de déplacer le contexte d'usage de ces connaissances vers les bureaux d'études, d'où l'idée de transfert et de « recontextualisation ». Cette boucle, illustrée par la Figure 5, a principalement modifié la structure du logiciel et son interface, notamment en permettant une très grand interactivité avec l'utilisateur. Le niveau « connaissance » a alors peu évolué. On est passé progressivement d'un outil de type « boite noire » à un outil de proposition permettant la construction progressive et le partage autour d'une représentation unique : la section COPEST avec ses contraintes (cf. Figure 2).

Lors des études de terrain nous avons noté que l'outil avait fonctionné (ou pouvait potentiellement fonctionner) dans les espaces de négociation illustrés Figure 3. Nous voyons ici s'ébaucher un des deux thèmes clefs de ce mémoire et que nous développerons au Chapitre 4 : des outils de synthèse dédiés aux interfaces. Cette première étude autour de COPEST nous a confronté à l'importance des interfaces entres métiers ou entre départements (ou entreprises) dans le développement des processus de conception de produits.

5 Les limites de la formalisation des connaissances

Pour clore ce chapitre, nous aimerions insister sur les limites de la formalisation des connaissances. Ces limites ne représentent pas pour nous des limitations quand à la réalisation d'outils métiers ou de systèmes experts, mais la reconnaissance d'un domaine de pertinence dont l'étude des limites nous permet de penser les systèmes en usage dans un contexte plus global. Ce paragraphe s'inspire principalement des travaux de Donald Schön [SCH 91] sur les savoirs en action.

Selon Schön, le système de pensée actuel dans le domaine académique considère la technologie comme une application des résultats de sciences plus fondamentales suivant un schéma qui va du général au particulier, de l'idée à sa réalisation. Ainsi les praticiens (c'est ainsi qu'il dénomme les ingénieurs, médecins, architectes…) sont censés appliquer des méthodes et des modèles enseignés dans les universités, lesquels sont considérés répondre à leurs besoins professionnels. Ce modèle est couramment appelé modèle de la rationalité instrumentale. Dans ce modèle, la pratique est une application d'un modèle idéal, tout écart est analysé en terme de déviance et d'erreur par rapport à la prescription du modèle. L'hypothèse de départ qui a conduit aux premières versions de COPEST s'inscrit dans ce modèle. La conception y est considérée comme un problème d'optimisation et l'outil informatique propose une solution idéale au regard de critères pertinents, préalablement définis par les concepteurs du logiciel.

6_{Nous rappelons qu'à cette époque les entreprises de forge étaient de petites entités industrielles principalement situées sur trois bassins :}

(17)

. . .

A ce modèle Schön oppose le modèle du praticien réflexif (reflective practitioner), prenant le point de vue opposé et considérant que la pratique est, en elle-même, source de connaissance. Dans ce modèle, le praticien utilise à la fois ses connaissances théoriques et la situation effective comme des instruments pour résoudre le problème et enrichir son propre répertoire de connaissances. Schön définit donc une boucle d'apprentissage où la situation effective est au centre. Il définit alors une catégorie qu'il nomme « theory-in-use » pour définir un niveau d'abstraction local à l'individu et lié aux pratiques. Ce niveau de connaissance, est intrinsèquement non « externalisable » car contextuel et incarné. C'est bien ce que nous avons observé dans l'usage de notre logiciel. Dans la plupart des cas, les utilisateurs étaient satisfaits du résultat, mais avec toujours des critiques locales. Ces critiques étaient toujours liées à des dimensions contextuelles se référant soit à des expériences antérieures, soit à des contingences locales de production, des habitudes…

Le but de l'outil est alors de proposer un support à l'apprentissage en proposant des moyens de confrontation riches en données pertinentes pour le concepteur. Dans notre cas, tout le travail de formalisation antérieur est primordial pour fournir un outil qui donne prise au forgeron et au concepteur. Cependant, le projet initial de formalisation « totale » de la connaissance pour la délivrer à un concepteur non expert est un échec. La formalisation des connaissances se heurte à une limite irréductible, celle de la contingence et de la complexité des situations effectives. Nous faisons donc l'hypothèse avec Schön qu'il existe un niveau de « théorie-en-usage », qui appartient à chaque individu et qui est entretenu par apprentissage et confrontation aux

situations de conception (collectives ou individuelles) ; ce niveau est fondamentalement non formalisable7.

Dans cette hypothèse la production d'outils d'aide à la conception nécessite donc de se confronter directement aux pratiques, non plus seulement comme lieu d'application, mais comme source et destination de nos développements. Dans le prochain chapitre, nous exposerons un outil méthodologique, issu des collaborations avec le laboratoire CRISTO, permettant de se confronter aux situations complexes.

7_{Ce qui ne veut pas dire non instrumentable. Nous affirmons au contraire que l'on peut mettre en place des outils, des procédures, des}

(18)

. . .

6 Principales publications issues de ce travail :

J.F Boujut., A. Jeantet, « Dynamique et évolution des métiers dans la conception », in Conception de produits

mécaniques : méthodes, modèles et outils, pp.141-162, Hermès, 1998.

J.F. Boujut, S. Tichkiewitch, E. Blanco, « Integration Of Downstream Actors In The Design Process Using A

Dedicated Expert CAD Tool For forged Parts », Concurrent Engineering Research And Applications (CERA), vol.4, N°5, pp 327-337, 1997.

E. Blanco, A. Jeantet, J.F. Boujut, « COPEST : de la construction à l'usage et vice versa », Revue Sciences et

Techniques de la Conception, vol.5, No 12, pp. 93-118, 1996.

JF Boujut, S Tichkiewitch, « COPEST: A Co-ordination Tool In The Design Process Of Stamped Parts », AMPT

'95, Advances in Materials And Processing Technologies, pp 857-867, Dublin, Aout 1995

P Marin, JF Boujut, S Tichkiewitch, « Fast simulation system for axisymetrical stamped-parts deformation » J.

Mater. Process. Technol., Vol. 45, pp 43-50, 1994

S Tichkiewitch, JF Boujut, « Designing to avoid potential defects : simulation of the temperature effect on closing

pressure during stamping » Journal of materials processing technology , Vol. 32, Num. 1-2, pp 399-409, 1992

7 Encadrements

:

1993, DEA, Eric BLANCO : COPEST : de la construction à l’usage et vice-versa.

1995, DEA, Laurent GAUVRIT : Recherche d’une démarche pour automatiser la construction de modèles surfaciques de pièces forgées.

(19)

. . .

Chapitre 2 Construction d'une méthode de

recherche originale

1 Méthodes d'observation et matériel empirique

Un grand nombre de travaux sur la conception revendiquent un ancrage empirique. L'observation, en tant que méthode de production de connaissances est un des fondements de la pratique scientifique moderne, on ne s'étonnera donc pas de voir nombres de travaux y faire référence. Cependant, ce n'est curieusement que récemment que l'on a utilisé des méthodes empiriques pour étudier la conception en France. Si beaucoup d'auteurs peuvent s'enorgueillir d'une connaissance importante de la conception en milieu industriel, et si

nombres des travaux du courant « prescriptif »8 sur les méthodologies de conception ont pour origine la

connaissance fine par leurs auteurs des pratiques industrielles9, on ne doit pas perdre de vue que les

méthodes d'observation empiriques doivent s'appuyer sur des protocoles et des règles qui dépassent l'expérience personnelle. Nous sommes largement redevable de ce type de méthodes aux sciences sociales et notre projet interdisciplinaire avec le laboratoire CRISTO a été un lieu privilégié d'acculturation sur ce point. La méthode que nous allons présenter ici est donc directement issue de nos développements conjoints. Tout d'abord il convient de distinguer deux grands champs de recherches empiriques : les études ethnographiques et les analyses de protocoles. En conception de produits, le courant des analyses de protocoles est en France principalement représenté par les travaux de Françoise Darses, Pascal Béguin, Pierre Falzon et Christian Brassac dans le domaine de la psychologie ou de l'ergonomie et dans le domaine de la mécanique par ceux d'Olivier Garro. C'est un courant important qui produit des résultats fins sur les processus cognitifs mis en jeux lors de la conception, soit en situation de conception individuelle, soit, étudié plus récemment, dans des situations de conception collective. Les méthodes d'analyse employées sont des méthodes lourdes à mettre en œuvre. La situation de conception est ainsi très finement définie et contrôlée. Le problème de conception, les moyens mis à disposition des concepteurs sont strictement limités par les

8_{On distingue souvent deux types de modèles (issus de pratiques de recherche différentes) concernant les méthodologies de conception :}

les modèles prescriptifs et les modèles descriptifs. Les premiers, dont les travaux de Pahl et Beitz [PAH 96] sont la plus célèbre illustration, proposent des modèles structurants découpant le processus en activités et sous activités composant ainsi une séquence que le concepteur est censé suivre pour atteindre son but. On retrouve une bonne analyse de ces méthodes dans [BLE 96] . Le second type de modèles part d'observations de pratiques effectives et proposent des descriptions fines du fonctionnement des organisations (études ethnographiques cf. ci-après) ou des concepteurs individuels (études expérimentales) dégageant des concepts opératoires pour analyser des situations complexes. L'instrumentation de ce type de travaux n'est pas directe, mais ils sont fondamentaux dans la compréhension de l'activité de conception dans sa complexité réelle.

(20)

Chapitre 2 : Construction d'une méthodologies de recherche originale

. . .

expérimentateurs. On a accès aux processus mentaux par l'intermédiaire de l'enregistrement des verbalisations, par des enregistrements vidéos ou par des observations directes et des interviews. Les expériences se réalisent le plus souvent en laboratoire, avec des populations de concepteurs composées la plupart du temps d'étudiants ou d'enseignants. On note aujourd'hui une très nette tendance à sortir de ce cadre contraignant pour aller observer des situations réelles de conception, avec le risque de perdre quelques leviers d'action disponibles en situation de laboratoire, mais en gagnant en pertinence par rapport à l'objet d'étude.

Les études ethnographiques quant à elles, appartiennent à un courant de pratiques en sciences sociales issu de l'anthropologie. Cette méthode d'observation a largement contribué à la description et à la compréhension du fonctionnement de sociétés humaines très variées. Elle est principalement basée sur l'observation directe et l'immersion totale du chercheur dans le milieu. Les périodes d'observation peuvent être très longues et s'étendent souvent sur plusieurs années. L'accès à la situation effective donne des descriptions très riches et permet de rendre compte de la complexité de la situation où des acteurs et des objets interagissent dynamiquement. Ces méthodes sont souvent qualifiées dans la littérature de méthodes descriptives par opposition aux méthodes prescriptives qui produisent des spécifications, des modèles opératoires. Pour l'ethnologue étudiant la conception de produits, l'objet d'étude est alors « la société des concepteurs », dans sa dimension de collectif humain particulier, inscrit dans un cadre professionnel avec des enjeux particuliers. A travers ces études on rencontre les outils d'aide à la conception dans leurs « situations naturelles » d'usage. Louis Buccarelli a été un des premiers chercheurs à réaliser ce type d'études dans le domaine de la conception [BUC 88] [BUC 94] . Aujourd'hui, un intérêt croissant pour ce type d'études se traduit par un grand nombre de publications ; à titre d'exemple, un numéro spécial de la revue Design Studies y a été consacré en juin 2000 [JAG 00] De même une publication Française récente [VIN 99] fait état de travaux réalisés dans le cadre de recherches, qui pour la plupart entrent dans le cadre de la collaboration entre mécaniciens du laboratoire 3S et sociologues du CRISTO. Cet ouvrage s'appuie sur des études de terrain réalisées par de jeunes ingénieurs, pendant des durées allant de quelques mois jusqu'à plus d'un an. Le propos de cet ouvrage est de montrer comment le « détour par le terrain » peut être producteur de connaissances scientifiques sur le fonctionnement effectif de cette « société des concepteurs ». Toutes ces étude visent à mieux comprendre la nature de l'activité de conception, car il faut bien le reconnaître, nous avons peu de choses sur la conception en tant qu'activité humaine particulière.

Mais nous proposons ici d'aller plus loin et d'affirmer que la position de chercheur intervenant permet d'être acteur des mutations en même temps que témoin. Cette posture de « recherche intervention », que nous

partageons avec d'autres chercheurs notamment du CGS10 de l'école des Mines de Paris, se veut active. Le

10_{CGS : Centre de gestion scientifique de l'école des mines de Paris, et un laboratoire de gestion qui développe depuis une vingtaine}

(21)

. . .

chercheur devient observateur et analyste des modifications qu'il entraîne par ses interventions. Cette posture est très bien justifiée par Moisdon [MOI 97] :

Il s'agit surtout de saisir un fonctionnement global, c'est-à-dire la façon dont différentes logiques locales se lient entre elles, ce qu'elles laissent aux interstices, ce qu'elles induisent comme contradiction, ce qu'elles créent d'inattendu. Parvenir à cette compréhension passe nécessairement par un travail spécifique où l'intervention et l'observation se mêlent intimement, dans la mesure où on ne peut réellement reconstituer le champ de forces en cause qu'en essayant de le modifier.

Donc en proposant localement, avec les acteurs impliqués, de nouveaux outils, nous en observons la mise en usage et l'appropriation (ou le rejet). Finalement, cette position permet de penser l'action de concevoir dans sa complexité et son instrumentation particulière. Pour nous, il s'agit plus d'une posture de recherche que d'un détour.

Les études que nous avons entreprises mobilisent donc principalement la recherche intervention pour le travail de terrain. C'est sous le vocable « approche socio technique » que l'on décrit parfois cette approche, on retrouvera en Annexe 3 un article décrivant plus en détail les apports et les intérêts de cette approche. Les dispositifs de recherche, dans les deux cas que j'évoquerai dans la suite de ce mémoire, sont des dispositifs interdisciplinaires impliquant des chercheurs du CRISTO. Tous nos chercheurs présents sur le terrain étaient de jeunes ingénieurs, en situation d'acteur, et dont les périodes d'immersion s'étendaient sur plus d'une année. Outre la période d'immersion, les contacts privilégiés noués pendant l'étude de terrain, permettent aux

chercheurs de réaliser des entretiens ciblés a posteriori. Le matériel empirique11 ainsi accumulé représente la

base à partir de laquelle nous avons élaboré nos concepts et proposé nos outils (cf. chapitres 3 et 4).

2 Les objets intermédiaires de la conception

Le concept d'objet intermédiaire a été largement développé et repris dans nos travaux depuis sa création. Nous ne développerons pas ici les différents registres de conceptualisation proposés par Alain Jeantet et que l'on retrouve dans le texte proposé en annexe 3 ou bien dans [JEA 98] .

Dans les sciences pour l'ingénieurs, on peut dire que les objets (pour nous ce seront les produits, leurs représentations…) sont présents constamment en tant qu'objet de recherche, puisque ces sciences sont parentes des sciences physiques et donc s'intéressent à la matière et à sa mise en forme. Pour un chercheur en conception de produits la question du statut de l'objet, en tant que représentation physique ou virtuelle, ne se pose pas. Pour caricaturer, une bonne représentation est équivalente à une bonne conception ; le problème est de représenter l'objet dans sa complexité. C'est paradoxalement de la sociologie que nous vient

11_{Par matériel empirique, on entend aussi bien les analyses d'observation que les réalisations concrètes et leur mise en œuvre sur le}

(22)

. . .

cet intérêt pour les objets. En effet, souvent plus enclin à considérer des « faits sociaux », « le monde des objets est un monde oublié de la sociologie » comme nous le rappelle Jean-Paul Kaufmann [KAU 97] ; Les objets embarrassent souvent le sociologue. Leur présence immobile et apparemment inerte devient même entêtante. C'est pourquoi on retrouve des courants de la sociologie qui essayent de réhabiliter l'objet allant même jusqu'à le promouvoir au statut d'acteur [LAT 94] . On peut dire que le concept d'objet intermédiaire est né de cette tentative d'intégrer les objets de la conception dans l'action sociale, avec les travaux de Dominique Vinck et de Alain Jeantet [VIN 95] .

Curieusement, c'est donc de la sociologie que nous vient cet intérêt pour les objets, en nous montrant une voie originale, celle qui tente de concilier l'objet, l'acteur et l'action dans ce concept d'objet intermédiaire, nous rappelant que les objets intermédiaires sont à la fois représentation mais aussi traduction et médiateur de l'action de concevoir. Nos études de terrain ont toutes montré l'importance des représentations dans le processus de conception.

Le concept d'objet intermédiaire propose donc un cadre théorique intéressant pour analyser les objets en situation et la coordination autour ou par ces objets. Cette approche est originale par rapport à d'autres travaux importants notamment autour des croquis ou des brouillons qui ont été réalisés notamment par des psychologues ou des architectes [PUR 98] car elle propose une voie pour étudier la relation qu'il y a entre le monde des outils et des objets, et celui des acteurs et des relations sociales. C'est donc un outil empirique exceptionnel pour l'analyse des situations effectives de conception. Une nouvelle forme d'objet peut ainsi rapidement être analysée dans ses aptitudes à être médiatrice de nouvelles situations, traduction efficace ou représentation donnant prise aux acteurs concernés.

3 Des outils pour l'action collective

Dans cette thèse, nous adoptons le partie de considérer la conception comme un processus d'action qui se déroule dans un environnement complexe à la fois technique, social et économique. Par ailleurs, comme nous l'ont montré nos premières confrontations avec le terrain, la conception est fondamentalement une

action collective12. Le fait de considérer la conception comme un processus d'action collective permet de

considérer l'outil dans sa relation avec les acteurs et la situation d'action. C'est par l'étude de cette relation outil-acteur-situation d'action, notamment par l'étude fine des objets intermédiaires mis en jeu dans le processus, que nous proposons une nouvelle voie pour la production d'outils d'aide à la conception. L'outil en lui-même n'est finalement qu'un artefact, un objet produit par l'homme au même titre qu'une statue, qu'un escalier ou qu'une tasse à café. Ce qui nous intéresse, c'est d'étudier les conditions qui conduisent cet

12_{Ce qui ne veut pas dire qu'il n'y a jamais de moment où les concepteurs travaillent individuellement sur un problème donné. Nous}

n'opposons donc pas ici collectif à individuel, nous mettons l'accent sur une caractéristique importante qui est peu traitée jusqu'à présent par les technologues et plus généralement par les spécialistes de la conception de produits.

(23)

. . .

artefact à devenir instrument d'une action, comme nous le rappelle très à propos Guy Prudhomme dans sa thèse [PRU 99] :

Un objet ne se constitue en outil ou instrument pour un concepteur que dans l'action, par la création d'invariants procéduraux liés à leur usage dans des conditions particulières. Les concepteurs appellent « outils » ce que nous considérons comme objet à instrumenter, devant s'instancier relativement à une situation particulière.

L'étude des outils en situation réelle d'usage nous renvoie donc une représentation de ces outils qui est différente de celle qu'ont les concepteurs de ces mêmes outils.

Le concept d'instrument proposé par Rabardel [RAB 95] nous permet d'investiguer la relation « sujet-objet » dans un contexte individuel. D'après la définition de Rabardel, l'instrument n'existe que par l'acteur et dans l'action. Les instruments sont définis comme des entités mixtes à la fois artefactuelles (l'outil en tant qu'objet) et cognitives (schèmes d'action). L'instrumentation sera donc le processus de création des schèmes d'action, tandis que le processus d'instrumentalisation sera le processus inverse de modification ou d'appropriation de l'outil, parfois en en détournant les usages initiaux.

Mais n'oublions pas que la conception est avant tout une action collective. La question de l'instrumentation se pose donc en termes de médiation de la relation entre les acteurs de la conception. Les outils, en tant qu'instruments, deviennent alors producteurs de ces médiations. Nous faisons donc l'hypothèse que la forme des outils influence fondamentalement la forme des médiations et donc le déroulement du processus de conception lui même. Les études de terrain nous permettent d'observer les outils en tant qu'instruments dans une situation de conception. C'est par ailleurs, comme nous le verrons au Chapitre 3, un levier très performant pour développer une instrumentation orientée vers la coopération et l'action collective.

4 De la double nature des outils d'aide à la conception

Nous allons aborder ici un point important qui est à la fois issu du croisement disciplinaire et de nos analyses de terrain. Nous l'avons nommé la « double nature des outils d'aide à la conception », car en effet, nous avons constaté que l'activité de conception de produit relevait de deux mondes : celui de la physique et de l'élaboration de l'objet technique, et celui de l'organisation.

En première analyse, les outils de CFAO actuels peuvent être rangés dans la première catégorie, celle des outils d'aide à l'élaboration de l'objet technique. Ce sont avant tout des outils de modélisation du produit et du process. Les concepteurs les utilisent principalement pour modéliser les futurs produits, réaliser des assemblages, simuler des interférences entres pièces d'un mécanisme, etc.. Mais aussi ils les utilisent pour modéliser des trajectoires d'outils ou préparer l'usinage à partir des modèles géométriques des pièces. De

(24)

. . .

même les outils de simulation numérique de comportement tels que les logiciels de calcul par éléments finis ou les outils de simulation dynamique sont clairement liés à la modélisation du futur produit et s'appuient sur des lois physiques. Par ailleurs, très souvent, ces outils couvrent des champs de connaissance relatifs à

différents métiers, et en formalisent certains aspects13_{. Les outils d'aide à la conception « construisent un}

espace d'observation et de connaissance sans précontraindre nécessairement l'espace des choix » [HAT 94] ; ce sont donc à la fois des outils de représentation du futur produit et des outils d'aide au choix de solutions. Par ailleurs, du point de vue des données techniques, les systèmes de gestion de données techniques s'apparentent aussi à la représentation et à la modélisation du produit en proposant des architectures supportant des représentations multiples du produit. Mais nous sommes là à une frontière, car il devient de plus en plus difficile de rester centré sur le produit sans considérer le processus de conception et notamment sa dimension collective.

Parallèlement, les bouleversements organisationnels que connaissent les entreprises aujourd'hui sont en grande partie basés sur la volonté de faire communiquer les hommes pour rendre plus efficace les processus de l'entreprise. Le processus de conception n'a pas échappé à cette logique et les nouvelles organisations en plateaux projets ou équipes pluri-métiers sont des conséquences directes de cette volonté. Ces bouleversements transforment les mécanismes de coordination entre les acteurs et les rendent fragiles. Il en est de même pour les outils qui sont censés servir ces nouvelles organisations, ce sont des indicateurs, des outils de pilotage de projets, de planification… Jean-Claude Moisdon propose de les regrouper sous le terme générique « d'outils de gestion » [MOI 97] . Mais l'activité en groupes projets ne permet plus de penser la coordination seulement en termes de division du travail et de coordination externe d'activités séparées. Ces nouveaux modes de fonctionnement font apparaître la nécessité de partager des connaissances, de créer de nouvelles expertises, de développer de nouvelles pratiques coopératives. Mais le niveau des connaissances et des pratiques renvoie inévitablement au produit, à son découpage et donc à sa structure même. Les nouveaux modes d'organisation rendent donc indispensable la présence du produit en tant que support d'apprentissages.

Mais alors, les outils d'aide à la conception peuvent-ils être considérés comme des outils de gestion ? Nos observations de terrain ont fait ressortir comme Moisdon et Weil [MOI 92] ce modèle d'organisation à deux niveaux avec « une couche faiblement structurée de techniciens auto organisés » et « au sommet une couche structurée par l'appareillage gestionnaire et tournée vers des tâches administratives ». On a donc d'un côté un niveau où l'activité technique est structurée par le produit et les ajustements mutuels et de l'autre un niveau où l'activité est tournée vers les aspects économiques et le pilotage des ressources. Le premier niveau serait le niveau de prédilection des outils de CAO, et second celui des outils de gestion. Mais l'observation fine des outils de CAO en usage a fait apparaître que ces deux dimensions sont difficilement séparables a priori,

(25)

. . .

particulièrement lorsqu'on s'intéresse à la coordination dans ce niveau où les techniciens « s'auto-organisent ». A ce niveau, le produit est extrêmement structurant de l'activité et notamment son découpage technique entraîne des découpages organisationnels et des modalités de coordination particulières. Ainsi les outils CAO ou plus généralement de modélisation du produit deviennent des outils de coordination en proposant des « espaces de coordination », en contraignant ou au contraire en permettant certains échanges ou apprentissages. Pour paraphraser Jean-Claude Moisdon [MOI 97] on peut dire que : « l'outil d'aide à la conception possède, comme Janus, une double face : l'une tournée vers la conformation aux lois de la physique, l'autre tournée vers la coordination et l'apprentissage ». Nous verrons dans le Chapitre 3 les implications de cet aspect sur les outils d'aide à la conception dans le cas particulier du développement de processus coopératifs.

5 Dynamique des savoirs et apprentissages collectifs

Dans notre article sur l'évolution des métiers en conception (annexe 2), nous avons mis en évidence le parcours complexe des connaissances modélisées et incorporées dans l'outil informatique. Mais nous avons aussi montré que l'action de concevoir ne pouvait se réduire à la seule mise en œuvre des connaissances contenues dans l'outil, et que bien plus, l'outil en situation d'usage générait des apprentissages croisés entre les acteurs impliqués. Dans notre cas, on peut affirmer que l'outil, en tant qu'élément du système d'apprentissage participait à ce régime particulier de coordination décrit dans [HAT 94] : un régime de prescriptions réciproques. L'importance des savoirs est donc primordiale dans les activités de conception car les savoirs et leur dynamique sont en grande partie structurants de l'activité de conception elle-même. En affirmant que « la notion d'apprentissage est inhérente à l'action », nous reprenons un des prémisses proposés par Hatchuel dans [HAT 96] qui permet de relier savoir et action de manière cohérente avec ce que nous avons développé plus haut au paragraphe 3. Savoir et action sont donc liés dans la mesure où toute action mobilise des savoirs et les reconstruit en même temps.

Par ailleurs, certains auteurs proposent de voir la conception comme un processus de création de connaissances sur le produit et sur le process. Reddy and Al. [RED 98] proposent le concept « d'artifact theory » pour désigner ce processus de construction de connaissance se déroulant parallèlement au processus de conception du produit :

The outcome of a design process typically is viewed as a manufacturable description of the artifact consisting of detailed geometric models and drawings, specification of materials, lists of parts and assembly specifications, etc. To reflect the knowledge building aspect of the design process, we extend this view and propose that design is a process of constructing a theory of the artifact, not merely constructing a manufacturable description.

(26)

. . .

Ce modèle cependant souffre de l'absence de relation aux acteurs du process et propose une vision statique de la connaissance qui, si l'on se réfère à ce que nous avons écrit plus haut n'est pas satisfaisant. Mais l'intérêt de ce concept d'artifact theory est de relier le processus de création de l'objet à celui d'apprentissage, cette approche est de plus centrée sur l'objet à concevoir alors que, l'approche gestionnaire est centrée sur le collectif d'acteurs. Pour mener à bien notre projet de recherche qui vise à proposer de nouvelles voies pour le développement « d'instruments de la conception », ces deux dimensions sont nécessaires. Le lien entre la modélisation du produit et les apprentissages est complémentaire du lien entre les apprentissages et la dynamique des prescriptions réciproques.

On touche ici un point de jonction important entre l'organisation et le produit car les savoirs sont à la fois constitutifs des acteurs comme nous le rappelle Hatchuel [HAT 94] alors que ces mêmes savoirs entretiennent des relations particulières aux produits car c'est leur mise en œuvre qui conduit à la création de ces derniers. Il y donc une relation complexe entre dynamique des savoirs, prescriptions réciproques, réseau d'acteurs, instruments et produit. Nous verrons plus loin au Chapitre 3 comment développer une instrumentation en s'appuyant sur ces éléments de prescription et d'apprentissages. De même, au Chapitre 4, on étudiera les relations entre nouveaux savoirs et nouvel acteur en proposant un outil tourné vers la synthèse des points de vues et la mise en mémoire de projets en phase amont de développement.

6 Savoirs d'interface, acteurs d'interface

Si l'on reprend maintenant un point de vue centré sur les métiers, les paragraphes précédents font ressortir l'épaisseur des relations entre ces métiers. La plupart des études de terrain font apparaître la même chose : ce qui est important c'est ce qui se passe « entre » les métiers. Certains auteurs ont bien noté ce phénomène comme Suzan Finger qui nous propose dans son article intitulé « concurrent design happens at the interfaces » [FIN 95] :

« Concurrent design is the links; i.e., concurrent design happens at the interfaces. Hence, the research in concurrent design must focus on the creation, maintenance, and extension of links between the various participants in concurrent design effort. »

L'exploration de ces « liens » est important à plusieurs titres, il permet de faire ressortir l'importance d'une

nouvelle classe de savoirs qui, à la fois reliés aux métiers de base14 sont tournés vers les autres acteurs car

ils tirent leur légitimités de leur capacité à faire exister celui qui les mobilise dans le jeu collectif. Mais aussi ces

liens sont importants car comme nous le citons plus haut ils sont la conception15. Mais il n'y a pas de savoirs

14_{Nous maintenons que ces savoirs ne sont pas uniquement des savoirs "relationnels" de l'ordre du comment se comporter ou comment}

faire valoir son point de vue, ce sont aussi des savoir spécifiques "métiers", des traductions ou des reconfigurations de savoirs spécifiques tournés vers les autres acteurs, comme nous le verrons au chapitre suivant.

(27)

. . .

d'interface sans acteur d'interface. Cependant, gardons nous bien de réduire l'un à l'autre. Comme nous l'avons vu pour COPEST, les savoirs d'interface existent sans acteurs spécifique, et depuis toujours, dans les organisations les plus hiérarchisées et parcellisées, les hommes ont eu à développer des savoirs d'interface ne serait-ce que pour interagir. Cependant, dans les organisations transversales de type plateaux projets, il « s'agit d'intéresser les techniciens et de les convaincre de consacrer du temps aux problèmes transversaux » [MOI 92] . Les auteurs précédemment cités ont dégagé des caractéristiques intéressantes de ces « acteurs d'interface » :

« On voit apparaître de nouveaux acteurs préoccupés davantage par des questions d'interfaces entre techniques connexes ou entre acteurs intervenant à des moments différents ; ils cherchent avant tout le débat et ce qu'on pourrait appeler, pour reprendre l'expression de l'un d'entre eux « la vérité du débat », c'est-à-dire l'explication par les techniciens des vérités locales qu'ils défendent ; celles-ci sont souvent laissées inexprimées dans le processus de conception….

De notre côté, plutôt que de parler « d'acteurs d'interface », nous avons dégagé des « compétences d'interface », position plus prudente et plus proche des réalités observées sur le terrain. Ces compétences sont tournées vers l'explicitation de choix de conception, la mise à plat de règles, de savoirs et la confrontation des points de vues. Ces compétences d’interface s’appuient sur des connaissances métiers fortes mais ne peuvent s’y substituer. Les interfaces sont autant physiques qu'organisationnelles, ce qui créé un maillage complexe entre les hiérarchies métiers, les compétences et les différentes parties du produit et renvoie au fait qu’un acteur peut très bien se retrouver en situation d’interface à un moment du projet et à un autre moment pas. Il peut aussi avoir une partie de ses attributions qui implique de développer des compétences d’interfaces alors que l’autre partie de ses attributions le renvoie à une pratique plus classique de son métier, comme nous le verrons au Chapitre 4 dans le cas des experts matériaux.

Notre posture empirique nous amène à considérer les outils d'aide à la conception comme des instruments d'une action collective, de plus en plus tournée vers un travail collaboratif, donc vers l'élaboration conjointe des produits et des processus de production. En entrant par l'étude des objets intermédiaires, nous sommes à une place privilégiée pour étudier les interactions aux interfaces multiples du produit et des organisations.

(28)

. . .

7 Principales publications issues de ce travail :

A. Jeantet, J.F. Boujut, « Approche sociotechnique des processus de conception », in Conception de produits

mécaniques : méthodes, modèles et outils., Hermès, 1998

J.F. Boujut, P. Laureillard, Jeantet A., « Rethinking CAD Tools Through Their Use ? », Intergrated Design and

Manufacturing in Mechanical Engineering, pp.41-51, Kluwer Academic Publisher, 1997.

JF Boujut, A. Jeantet, « Développement de processus coopératifs en conception de produits et évolution des outils

de l'ingénieur », Paris, juin 2000. Le séminaire CONDOR est un séminaire national organisé par le CRG de l'école polytechnique et invite des travaux marquants autour des dynamiques organisationnelles.

8 Encadrements

:

1995, DEA, Pascal LAUREILLARD : L’activité de conception : une approche par les objets intermédiaires du processus de conception des pièces forgées chez Renault VI.

1998, DEA, Grégoire PEPIOT : L'activité de conception : approche par les objets intermédiaires du processus de conception d'un disque de blindage au CERN.

2000, DEA, Thomas BROUARD : Etude sur le ré-ingéniering d'un processus d'industrialisation de produits. 2000, DEA, Thierry GODJO : Processus de conception: mise en œuvre de la méthode CESAM dans le cas de le transformation d'arachide en Kluiklui (collaboration avec le CIRAD de Montpellier).